La gaine ou gaine extérieure est la couche protectrice la plus externe de la structure du câble optique, principalement constituée d'un matériau de gaine PE et d'un matériau de gaine PVC, et un matériau de gaine ignifuge sans halogène et un matériau de gaine résistant au suivi électrique sont utilisés dans des occasions spéciales.
1. Matériau de la gaine PE
PE est l'abréviation de polyéthylène, un composé polymère formé par polymérisation de l'éthylène. La gaine en polyéthylène noir est obtenue par mélange et granulation uniformes de résine de polyéthylène avec un stabilisant, du noir de carbone, un antioxydant et un plastifiant, dans des proportions spécifiques. Les gaines en polyéthylène pour câbles optiques se divisent en polyéthylène basse densité (PEBD), polyéthylène basse densité linéaire (PEBDL), polyéthylène moyenne densité (PEMD) et polyéthylène haute densité (PEHD) selon leur densité. Leurs densités et structures moléculaires différentes leur confèrent des propriétés spécifiques. Le polyéthylène basse densité, également appelé polyéthylène haute pression, est formé par copolymérisation de l'éthylène à haute pression (supérieure à 1 500 atmosphères) à 200-300 °C avec de l'oxygène comme catalyseur. Par conséquent, la chaîne moléculaire du polyéthylène basse densité comporte de multiples ramifications de différentes longueurs, avec un degré élevé de ramification, une structure irrégulière, une faible cristallinité et une bonne flexibilité et un bon allongement. Le polyéthylène haute densité, également appelé polyéthylène basse pression, est obtenu par polymérisation de l'éthylène à basse pression (1 à 5 atmosphères) et à une température de 60 à 80 °C, avec des catalyseurs à base d'aluminium et de titane. Grâce à sa distribution étroite des masses moléculaires et à l'agencement ordonné des molécules, il présente de bonnes propriétés mécaniques, une bonne résistance chimique et une large plage de températures d'utilisation. La gaine en polyéthylène moyenne densité est obtenue par mélange de polyéthylène haute densité et de polyéthylène basse densité dans des proportions appropriées, ou par polymérisation d'éthylène monomère et de propylène (ou du second monomère du 1-butène). Par conséquent, les performances du polyéthylène moyenne densité se situent entre celles du polyéthylène haute densité et du polyéthylène basse densité, et il présente à la fois la flexibilité du polyéthylène basse densité et l'excellente résistance à l'usure et à la traction du polyéthylène haute densité. Le polyéthylène basse densité linéaire est polymérisé par voie gazeuse ou en solution à basse pression avec de l'éthylène monomère et de la 2-oléfine. Le degré de ramification du polyéthylène basse densité linéaire se situe entre basse et haute densité, ce qui lui confère une excellente résistance à la fissuration sous contrainte environnementale. Cette résistance est un indicateur essentiel de la qualité des matériaux PE. Elle se caractérise par la fissuration de l'éprouvette soumise à une contrainte de flexion sous l'action d'un tensioactif. Les facteurs influençant la fissuration sous contrainte comprennent : la masse moléculaire, la distribution des masses moléculaires, la cristallinité et la microstructure de la chaîne moléculaire. Plus la masse moléculaire est élevée, plus la distribution des masses moléculaires est étroite et plus les liaisons entre les plaquettes sont nombreuses, plus la résistance à la fissuration sous contrainte environnementale du matériau est élevée et sa durée de vie est longue ; la cristallisation du matériau affecte également cet indicateur. Plus la cristallinité est faible, meilleure est la résistance à la fissuration sous contrainte environnementale du matériau. La résistance à la traction et l'allongement à la rupture des matériaux PE sont d'autres indicateurs permettant de mesurer les performances du matériau et de prédire sa durée de vie. La teneur en carbone des matériaux PE peut résister efficacement à l'érosion des rayons ultraviolets sur le matériau, et les antioxydants peuvent améliorer efficacement les propriétés antioxydantes du matériau.
2. Matériau de la gaine en PVC
Le PVC ignifuge contient des atomes de chlore qui brûlent dans la flamme. En brûlant, il se décompose et libère une grande quantité de gaz HCl corrosif et toxique, source de dommages secondaires. Il s'éteint ensuite en quittant la flamme, ce qui lui confère la propriété de ne pas propager les flammes. De plus, la gaine en PVC offre une excellente flexibilité et extensibilité, ce qui la rend largement utilisée dans les câbles optiques d'intérieur.
3. Matériau de gaine ignifuge sans halogène
Le polychlorure de vinyle produisant des gaz toxiques lors de sa combustion, des chercheurs ont développé un matériau de gaine ignifuge propre, sans halogène, non toxique et à faible dégagement de fumée. Il s'agit d'ajouter des retardateurs de flamme inorganiques Al(OH)3 et Mg(OH)2 à des matériaux de gaine ordinaires. Ces retardateurs libèrent de l'eau cristalline en cas de contact avec le feu et absorbent une grande quantité de chaleur, empêchant ainsi la hausse de température du matériau de gaine et la combustion. L'ajout de retardateurs de flamme inorganiques aux matériaux de gaine ignifuges sans halogène augmente la conductivité des polymères. Par ailleurs, les résines et les retardateurs de flamme inorganiques sont des matériaux biphasés totalement différents. Lors du traitement, il est nécessaire d'éviter tout mélange irrégulier des retardateurs de flamme. Les retardateurs de flamme inorganiques doivent être ajoutés en quantités appropriées. Une proportion trop importante réduit considérablement la résistance mécanique et l'allongement à la rupture du matériau. Les indicateurs permettant d'évaluer les propriétés ignifuges des retardateurs de flamme sans halogène sont l'indice d'oxygène et la concentration de fumée. L'indice d'oxygène est la concentration minimale en oxygène requise pour qu'un matériau maintienne une combustion équilibrée dans un mélange gazeux d'oxygène et d'azote. Plus l'indice d'oxygène est élevé, meilleures sont les propriétés ignifuges du matériau. La concentration de fumée est calculée en mesurant la transmittance du faisceau lumineux parallèle traversant la fumée générée par la combustion du matériau dans un espace et un trajet optique donnés. Plus la concentration de fumée est faible, plus l'émission de fumée est faible et meilleures sont les performances du matériau.
4. Matériau de gaine résistant aux marques électriques
De plus en plus de câbles optiques autoporteurs tous supports (ADSS) sont installés sur le même pylône que les lignes aériennes haute tension des réseaux de transport d'énergie. Afin de limiter l'influence du champ électrique d'induction haute tension sur la gaine du câble, un nouveau matériau de gaine résistant aux coupures électriques a été développé et produit. Ce matériau, dont la teneur en noir de carbone, sa taille et sa répartition sont rigoureusement contrôlées, est doté d'additifs spéciaux pour une excellente résistance aux coupures électriques.
Date de publication : 26 août 2024